CN112768322B - 一种表面贴装熔断器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种表面贴装熔断器，包括端电极、熔丝及一侧向内凹陷形成容置腔的绝缘壳体，熔丝设置在容置腔中，两个端电极在容置腔的开口处相对设置，每个端电极包括导电部及连接部，用于与外电路实现电连接的导电部设置在容置腔的外部，用于与熔丝连接的连接部设置在容置腔中，每个连接部沿水平面延伸，熔丝包括熔丝主体及分别设置在熔丝主体的长度方向的两端的两个延伸部，熔丝主体呈螺旋状并在内部形成空腔，每个延伸部沿水平面延伸，两个延伸部与对应位置的两个连接部固定连接并贴合；本发明还提供一种表面贴装熔断器的制造方法；本发明的方案，节省焊料的同时，使熔丝的有效绕线长度得到控制，从而提高了熔断器的阻值稳定性和熔断一致性。

Description

一种表面贴装熔断器及其制造方法

技术领域

本发明涉及电气保护元件领域，尤其是提供一种表面贴装熔断器及其制造方法。

背景技术

熔断器通常被用作电路保护器件，并与电路中要保护的组件形成电连接。一种管状熔断器，包括配置在管状绝缘壳体内的熔体，以及两侧端部的导电金属端帽，当在电路中发生故障情况例如过流情况时，熔体可以熔化并中断电路，以避免保护的组件或电路受到损害。

如CA2046380公开的管状熔断器，在管状熔断器中使用的熔体包括绕制在柔性材料芯（例如玻璃纤维）外侧的可熔导体。相对于相同轴长的直线型的可熔导体，绕制后呈螺旋状的可熔导体可以提供更大的电阻及热负荷。这种管状熔断器，其熔体需要预先截取一段插入至管状绝缘壳体中，且两端充分包埋入金属端帽腔内填充的焊料中实现电连接。

当熔体长度太短或者焊料填充量太小时，可能导致熔断器的熔体虚焊，电连接失效；而若熔体长度太长，熔体可能在重力以及两侧端帽挤压的作用下弯曲或偏斜离开轴向配向，贴合绝缘壳体的内壁，并也可能造成熔体的线圈被压缩彼此碰触。这两种情况均有可能导致熔断器的导电性和散热模型发生改变，无法到达理想的电路保护效果。此外，如图5所示，故障电流长时间通过电连接处时使得该处发热熔断，使得端帽与熔断器主体发生分离。

此外，绕制在柔性材料芯周围的可熔导体，基本填充满了管状熔断器特别是小型熔断器的绝缘壳体腔体，一般没有或者仅有少量灭弧材料填充，灭弧效果较差。

发明内容

本发明至少提供一种新颖的表面贴装熔断器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种表面贴装熔断器，包括端电极、熔丝及一侧向内凹陷形成容置腔的绝缘壳体，所述熔丝设置在所述容置腔中，两个所述端电极在所述容置腔的开口处相对设置，每个所述端电极包括导电部及连接部，用于与外电路实现电连接的所述导电部设置在所述容置腔的外部，用于与所述熔丝连接的所述连接部设置在所述容置腔中，每个所述连接部沿水平面延伸，所述熔丝包括熔丝主体及分别设置在所述熔丝主体的长度方向的两端的两个延伸部，所述熔丝主体呈螺旋状并在内部形成空腔，每个所述延伸部沿水平面延伸，两个所述延伸部与对应位置的两个所述连接部固定连接并贴合。

在一些实施例中，两个所述连接部位于同一水平面，两个所述延伸部位于同一水平面。

在一些实施例中，所述延伸部的上表面与所述连接部的下表面贴合。

在一些实施例中，所述熔丝主体呈螺旋柱状，所述延伸部所在的平面为所述熔丝主体的一个切面，所述熔丝主体位于所述切面的上方。

在一些实施例中，所述连接部与所述延伸部通过焊料固定连接，所述焊料包覆部分所述延伸部。

在一些实施例中，所述端电极的材料为铜或铜合金，所述端电极的表面镀有锡层；所述焊料的熔点介于280℃-400℃；所述熔丝的材料选自金、银、铜及其合金的一种，所述熔丝的表面镀有锡层。

在一些实施例中，所述表面贴装熔断器还包括含有灭弧剂的填料，所述填料设置在所述容置腔中；所述熔丝主体的所述空腔被所述灭弧剂填充。

在一些实施例中，所述灭弧剂包含金属水合物、含水硅酸盐矿物、含水硅铝酸盐矿物中的一种或者几种，所述填料中还包括粘结剂。

本发明还提供一种表面贴装熔断器的制造方法，包括如下步骤：

S1，将导电金属或金属合金的片材用光刻蚀刻或冲裁的方式形成多个相连的端电极图形，在所述片材的表面整体镀覆锡层，将所述片材折弯成型，制成包括多个导电部及多个连接部的端电极矩阵；

S2，用导电金属丝缠绕成螺旋柱状制成具有两个延伸部和熔丝主体的熔丝，将所述端电极矩阵对应位置放置到治具板中，将所述熔丝植入到所述治具板中，使所述熔丝的两端的延伸部搭接在两侧所述端电极的所述连接部上，用焊料通过点焊的方式将所述连接部与对应位置的所述延伸部电连接，制成包括多个所述端电极和多个所述熔丝的熔丝矩阵；

S3，绝缘材料通过加工形成容置腔制成绝缘壳体，将所述绝缘壳体植入根据所述熔丝矩阵的排列方式预先设置的装载板中形成绝缘壳体矩阵，所述容置腔的开口朝向一致；

S4，将所述熔丝矩阵对应位置组装至所述绝缘壳体矩阵上，所述熔丝矩阵的每个所述端电极的所述导电部搭接在所述绝缘壳体矩阵中的所述绝缘壳体的外壁上，所述端电极的所述连接部以及所述熔丝位于所述绝缘壳体的所述容置腔内；

S5，在所述绝缘壳体的所述容置腔内填充灭弧剂并固化，所述灭弧剂为胶状的灭弧胶；

S6，切割或冲断所述熔丝矩阵的连接处，将所述导电部超出所述绝缘壳体的外侧的部分向所述绝缘壳体的外侧面折弯，制成单个所述表面贴装熔断器。

在一些实施例中，步骤S5为：在所述绝缘壳体的所述容置腔内填充灭弧剂，所述灭弧剂为固体颗粒状的灭弧材料，用绝缘盖体及密封胶将所述容置腔的所述开口密封。

本发明的有益效果有：

与现有技术相比，本发明提供的表面贴装熔断器，相较于现有技术中绕线熔体两个绕线圈端头与端帽内侧面进行焊接，本发明中的线面或者面面接触电连接的技术方案，节省焊料的同时，使熔丝的有效绕线长度得到控制，从而提高了熔断器的阻值稳定性和熔断一致性。进一步地，绕线型熔丝可以充分包裹在灭弧剂内，不但提升了灭弧效果，而且保证了熔体线圈彼此间的绝缘隔离，使熔断器的导电和熔断性能更为可靠。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明中的实施例一的表面贴装熔断器的立体透视示意图；

图2为本发明中的实施例一的表面贴装熔断器的截面结构示意图；

图3为本发明中的实施例二的表面贴装熔断器的截面结构示意图；

图4为本发明中的表面贴装熔断器制造过程中包含有端电极及熔丝的熔丝矩阵的结构示意图；

图5为现有技术中的管状熔断器在低过载情况下端帽脱落的X-Ray照片。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。

为了方便表述，本发明中提到的方位（上、下、前、后、左、右、竖直及水平等），都是以表面贴装熔断器在如图1-3所示放置在水平面时的方位，此时容置腔的开口朝下，其对本发明的保护范围并不具有限定作用。

实施例一

如图1-2所述，本实施例提供一种表面贴装熔断器，包括端电极3、熔丝2及一侧向内凹陷形成容置腔4的绝缘壳体1，熔丝2设置在容置腔4中，两个端电极3在容置腔4的开口处相对设置，每个端电极3包括导电部32及连接部31，两个端电极3的两个连接部31位于同一水平面，用于与外电路实现电连接的导电部32设置在容置腔4的外部，用于与熔丝2连接的连接部31设置在容置腔4中，每个连接部31沿水平面延伸。熔丝2包括熔丝主体21及分别设置在熔丝主体21的长度方向的两端的两个延伸部22，熔丝主体21呈螺旋状并在内部形成空腔，每个延伸部22沿水平面延伸，延伸部22可以呈直线延伸，也可以是其他任意形式延伸。位于同一水平面的两个延伸部22与对应位置的两个连接部31固定连接并贴合，实现了线面接触。本实施例中，如图2所示，延伸部22的上表面与连接部31的下表面贴合。延伸部22可以通过机械加工制成扁平状进而实现面面接触，增大延伸部22与连接部31的贴合面积，增强两者之间的连接强度。

本实施例中，端电极的材料为铜或铜合金，端电极的表面镀有锡层，以提供可靠的导电性能和焊接性能。连接部31与延伸部22通过焊料6固定连接，焊料6至少包覆部分延伸部22，相较于现有技术中绕线熔体两个绕线圈端头与端帽内侧面进行焊接，本实施例中的线面或者面面接触电连接的技术方案，节省焊料6的同时，使熔丝2的有效绕线长度得到控制，从而提高了熔断器的阻值稳定性和熔断一致性。熔丝2的材料选自金、银、铜及其合金的一种，熔丝2的表面镀有锡层，以增加与端电极3的焊接的可靠性。焊料6采用熔点介于280℃-400℃的低熔点金属，可以与熔丝2形成合金化效应，进一步降低熔断温度，在低过载条件下仍具有可靠的熔断特性。熔丝主体21呈螺旋柱状，长度方向上没有半径的变化.延伸部22所在的平面为熔丝主体21的一个切面，熔丝主体21位于切面的上方，使得熔丝主体21可以更多的沉浸在容置腔4中，且在装配的过程中由于熔丝主体21本身的自重而稳定在安装的姿态和位置，同时由于熔丝主体21位于延伸部22的另一侧，进行焊接操作时不会对延伸部22一侧的的操作产生干涉。

本实施例中的表面贴装熔断器还包括含有灭弧剂5的填料，填料设置在容置腔4中。灭弧剂可以为固化后的胶装的灭弧胶，也可以为固体颗粒状的灭弧材料。本实施例中的灭弧剂为固化后的胶装的灭弧胶。

本实施例中，灭弧剂5填充整个容置腔4，包覆整个熔丝主体21、延伸部22及连接部31，使得至少部分端电极3被灭弧胶覆盖固定或者被绝缘盖体7加密封胶8密封固定，即使故障电流长时间通过电连接处使得该处发热熔断，也不会导致端电极3与表面贴装熔断器的主体结构的分离，使得熔断器仍完整的附着在外部电路的电路板上。

本实施例中，熔丝主体21的空腔也被灭弧剂5填充。现有绕线熔丝型管状熔断器，绕线熔体通常缠绕在柔性材料芯如玻璃纤维上。玻璃纤维自身灭弧能力差，同时由于熔体和芯部基本填充满了管状熔断器特别是小型熔断器的绝缘外壳腔体，一般没有或者仅有少量灭弧材料填充，灭弧效果较差。此外，柔性材料芯的重量亦可以导致未受支撑的熔丝主体在绝缘外壳腔体内弯曲或偏斜离开轴向配向，并也可能造成熔体的线圈被压缩彼此碰触，这两种情况均有可能导致熔断器的导电性和散热模型发生改变，无法到达理想的电路保护效果。本实施例中提供的表面贴装熔断器，绕线型熔丝2可以充分包裹在灭弧剂5内，不但提升了灭弧效果，而且保证了熔体线圈彼此间的绝缘隔离，使熔断器的导电和熔断性能更为可靠。

本实施例的表面贴装熔断器的制造方法，包括如下步骤：

S1，将导电金属或金属合金的片材用光刻蚀刻或冲裁的方式形成多个相连的端电极图形，在片材的表面整体镀覆锡层，将片材折弯成型，制成包括多个导电部32及多个连接部31的端电极矩阵；

S2，用导电金属丝缠绕成螺旋柱状制成具有两个延伸部22和一个熔丝主体21的熔丝2，将端电极矩阵对应位置放置到治具板中，将熔丝2植入到治具板中，使熔丝2的两端的延伸部22搭接在两侧端电极3的连接部31上，用焊料6通过点焊的方式将连接部31与对应位置的延伸部22电连接，制成包括多个端电极3和多个熔丝2的熔丝矩阵9，如图3所示；

S3，用绝缘材料通过机械加工形成容置腔4制成绝缘壳体1，将绝缘壳体1植入根据熔丝矩阵的排列方式预先设置的装载板中形成绝缘壳体矩阵，容置腔的开口朝向一致，都一起朝上放置；

S4，将熔丝矩阵9对应位置组装至绝缘壳体矩阵上，熔丝矩阵9的每个端电极3的导电部32搭接在绝缘壳体矩阵中的绝缘壳体1的外壁上，端电极3的连接部31以及熔丝2位于绝缘壳体1的容置腔4内；

S5，在绝缘壳体1的容置腔4内填充灭弧剂并固化，灭弧剂为胶状的灭弧胶；

S6，切割或冲断熔丝矩阵的连接处，将导电部32超出绝缘壳体1的外侧的部分向绝缘壳体1的外侧面折弯，制成单个表面贴装熔断器。

实施例二

与实施例一的不同之处在于，如图4所示，本实施例中的灭弧剂为固体颗粒状的灭弧材料，此时用绝缘盖体7及密封胶8将容置腔4的开口密封。具体地，其包含金属水合物、含水硅酸盐矿物、含水硅铝酸盐矿物中的一种或者几种，填料中还包括粘结剂。

本实施例中由于采用了不同的灭弧剂，其制造方法中灭弧剂的填充也有不同。具体地，本实施例中的表面贴装熔断器的制造方法，其步骤S5为：在绝缘壳体1的容置腔4内填充灭弧剂，灭弧剂为固体颗粒状的灭弧材料，用绝缘盖体7及密封胶8将容置腔的开口密封。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种表面贴装熔断器，包括端电极、熔丝及一侧向内凹陷形成容置腔的绝缘壳体，所述熔丝设置在所述容置腔中，两个所述端电极在所述容置腔的开口处相对设置，每个所述端电极包括导电部及连接部，用于与外电路实现电连接的所述导电部设置在所述容置腔的外部，用于与所述熔丝连接的所述连接部设置在所述容置腔中，每个所述连接部沿水平面延伸，其特征在于，所述熔丝包括熔丝主体及分别设置在所述熔丝主体的长度方向的两端的两个延伸部，所述熔丝主体呈螺旋状并在内部形成空腔，每个所述延伸部沿水平面延伸，两个所述延伸部与对应位置的两个所述连接部固定连接并贴合，两个所述连接部位于同一水平面，两个所述延伸部位于同一水平面，所述熔丝主体呈螺旋柱状，所述延伸部所在的平面为所述熔丝主体的一个切面，所述熔丝主体位于所述切面的上方。

2.根据权利要求1所述表面贴装熔断器，其特征在于：所述延伸部的上表面与所述连接部的下表面贴合。

3.根据权利要求1所述表面贴装熔断器，其特征在于：所述连接部与所述延伸部通过焊料固定连接，所述焊料包覆部分所述延伸部。

4.根据权利要求3所述表面贴装熔断器，其特征在于：所述端电极的材料为铜或铜合金，所述端电极的表面镀有锡层；所述焊料的熔点介于280℃-400℃；所述熔丝的材料选自金、银、铜及其合金的一种，所述熔丝的表面镀有锡层。

5.根据权利要求1所述表面贴装熔断器，其特征在于：所述表面贴装熔断器还包括含有灭弧剂的填料，所述填料设置在所述容置腔中；所述熔丝主体的所述空腔被所述灭弧剂填充。

6.根据权利要求5所述表面贴装熔断器，其特征在于：所述灭弧剂包含金属水合物、含水硅酸盐矿物、含水硅铝酸盐矿物中的一种或者几种，所述填料中还包括粘结剂。

7.一种表面贴装熔断器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，将导电金属或金属合金的片材用光刻蚀刻或冲裁的方式形成多个相连的端电极图形，在所述片材的表面整体镀覆锡层，将所述片材折弯成型，制成包括多个导电部及多个连接部的端电极矩阵；

S2，用导电金属丝缠绕成螺旋柱状制成具有两个延伸部和熔丝主体的熔丝，将所述端电极矩阵对应位置放置到治具板中，将所述熔丝植入到所述治具板中，使所述熔丝的两端的延伸部搭接在两侧所述端电极的所述连接部上，用焊料通过点焊的方式将所述连接部与对应位置的所述延伸部电连接，制成包括多个所述端电极和多个所述熔丝的熔丝矩阵；

S3，绝缘材料通过加工形成容置腔制成绝缘壳体，将所述绝缘壳体植入根据所述熔丝矩阵的排列方式预先设置的装载板中形成绝缘壳体矩阵，所述容置腔的开口朝向一致；

S4，将所述熔丝矩阵对应位置组装至所述绝缘壳体矩阵上，所述熔丝矩阵的每个所述端电极的所述导电部搭接在所述绝缘壳体矩阵中的所述绝缘壳体的外壁上，所述端电极的所述连接部以及所述熔丝位于所述绝缘壳体的所述容置腔内；

S5，在所述绝缘壳体的所述容置腔内填充灭弧剂并固化，所述灭弧剂为胶状的灭弧胶；

S6，切割或冲断所述熔丝矩阵的连接处，将所述导电部超出所述绝缘壳体的外侧的部分向所述绝缘壳体的外侧面折弯，制成单个所述表面贴装熔断器；

其中，两个所述连接部位于同一水平面，两个所述延伸部位于同一水平面，所述延伸部所在的平面为所述熔丝主体的一个切面，所述熔丝主体位于所述切面的上方。

8.根据权利要求7所述的表面贴装熔断器的制造方法，其特征在于，步骤S5为：

在所述绝缘壳体的所述容置腔内填充灭弧剂，所述灭弧剂为固体颗粒状的灭弧材料，用绝缘盖体及密封胶将所述容置腔的所述开口密封。

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